package com.hmdp.utils;

import cn.hutool.core.util.BooleanUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.hutool.json.JSONObject;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.time.LocalDateTime;
import java.util.concurrent.*;
import java.util.function.Function;

import static com.hmdp.utils.RedisConstants.*;
import static com.hmdp.utils.RedisConstants.LOCK_SHOP_KEY;

/**
 * <p>redis缓存工具类</p>
 *
 * @author zhuzhenguo
 * @version V1.0
 * @date 2023-01-12 14:33:04
 * @description: redis缓存工具类
 */
@Slf4j
@Component
public class CacheClient {

    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    /**
     * 通过构造函数注入
     * 在Spring框架中，如果只有一个构造函数，且这个构造函数只有一个参数，
     * 并且这个参数的类型正好是一个Spring管理的Bean，那么Spring会自动将这个Bean注入到构造函数中，就像使用了@Autowired注解一样
     */
    public CacheClient(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    /**
     * 将任意Java对象序列化为Json并存储在String类型的key中，并且可以设置TTL过期时间
     * @param key key
     * @param value Java对象
     * @param time 时间
     * @param unit 单位
     */
    public void set(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit) {
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(value), time, unit);
    }

    /**
     * 逻辑过期：在存数据的时候给数据加上一个逻辑过期的字段
     */
    public void setWithLogicalExpire(String key, Object value, Long time, TimeUnit unit) {
        // 设置逻辑过期
        RedisData redisData = new RedisData();
        redisData.setData(value);
        redisData.setExpireTime(LocalDateTime.now().plusSeconds(unit.toSeconds(time)));
        // 写入redis
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, JSONUtil.toJsonStr(redisData));
    }

    private static final ExecutorService THREAD_POOL = new ThreadPoolExecutor(
            2,
            10,
            3,
            TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingDeque<>(30),
            Executors.defaultThreadFactory(),
            new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

    /**
     * 解决缓存穿透问题
     * 缓存穿透:解决方式有存储空值和布隆过滤器
     * 使用泛型需要先定义泛型
     * 该泛型方法的方法签名比普通方法的方法签名多了类型形参声明
     * 类型形参声明以尖括号括起来，多个类型形参直接以逗号(,)隔开，所有的类型形参声明放在方法修饰符和返回值类型之间。
     * 有参有返回值的函数叫Function,函数式编程，传递函数
     *
     * @param keyPreFix key的前缀
     * @param id 依据id查数据的id
     * @param type 具体的类型
     * @param dbFallback 数据库查询的逻辑(调用数据库是一个函数，所有传入的也是函数)
     * @param time 时间
     * @param unit 单位
     * @return {@link R} 返回值是泛型
     */
    public <R, ID> R queryWithPassThrough(String keyPreFix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, long time, TimeUnit unit) {
        String key = keyPreFix + id;
        // 1.从redis查询缓存
        String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        // 2.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(json)) {
            // 3.存在，直接返回
            return JSONUtil.toBean(json, type);
        }
        // 判断命中的是否是空值
        if (null != json) {
            // 返回错误信息，不需要再去查数据库
            return null;
        }
        // 4.不存在，根据id查询数据库
        R r = dbFallback.apply(id);
        // 5.不存在，返回错误
        if (null == r) {
            // 防止缓存穿透，将空值写入redis
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
            // 返回错误信息
            return null;
        }
        // 6.存在，写入redis，添加超时时间
        this.set(key, r, time, unit);
        // 7.返回
        return r;
    }

    /**
     * 解决缓存击穿：使用逻辑过期时间解决
     * 使用逻辑过期时间，需要将热点key事先数据先预热才能测试，缓存先提前加载到redis中
     * 如果不预热，直接查询缓存一定为null，后续就没法进行了
     * 使用独立线程来重建缓存
     */
    public <R, ID> R queryWithLogicalExpire(
            String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, Long time, TimeUnit unit) {
        String key = keyPrefix + id;
        // 1.从redis查询缓存
        String json = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        // 2.判断是否存在
        if (StrUtil.isBlank(json)) {
            // 3.不存在，直接返回
            return null;
        }
        // 4.命中需要判断过期时间，需要先把json反序列话为对象
        RedisData redisData = JSONUtil.toBean(json, RedisData.class);
        R r = JSONUtil.toBean((JSONObject) redisData.getData(), type);
        LocalDateTime expireTime = redisData.getExpireTime();
        // 5.判断是否过期
        if (expireTime.isAfter(LocalDateTime.now())) {
            // 5.1.未过期，直接返回店铺信息
            return r;
        }
        // 5.2.已过期，需要缓存重建
        // 6.缓存重建
        // 6.1.获取互斥锁
        String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;
        boolean isLock = tryLock(lockKey);
        // 6.2.判断是否获取锁成功
        if (isLock) {
            // 6.3.成功，开启独立线程，实现缓存重建
            THREAD_POOL.submit(() -> {
                try {
                    // 重建缓存
                    // 先查询数据库
                    R res = dbFallback.apply(id);
                    // 再写入redis(逻辑过期的写法)
                    this.setWithLogicalExpire(key, res, time, TimeUnit.MINUTES);
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                } finally {
                    // 释放锁
                    unlock(lockKey);
                }
            });
        }
        // 6.4.返回过期的商铺信息
        return r;
    }

    /**
     * 解决缓存击穿
     * 使用互斥锁的方式，解决缓存击穿问题，缓存击穿问题所需要解决的就是在缓存重建时间内发生的并发访问问题。
     * 热点key满足两个条件：1. 高并发 2.缓存重建的时间比较久，缓存重建时间越久，缓存重建的时间越久发生线程并发安全问题的可能性越高
     */
    public <R, ID> R queryWithMutex(
            String keyPrefix, ID id, Class<R> type, Function<ID, R> dbFallback, Long time, TimeUnit unit) {
        String key = keyPrefix + id;
        // 1.从redis查询商铺缓存
        String shopJson = stringRedisTemplate.opsForValue().get(key);
        // 2.判断是否存在
        if (StrUtil.isNotBlank(shopJson)) {
            // 3.存在，直接返回
            return JSONUtil.toBean(shopJson, type);
        }
        // 判断命中的是否是空值
        if (shopJson != null) {
            // 返回一个错误信息
            return null;
        }

        // 4.实现缓存重建
        // 4.1.获取互斥锁
        String lockKey = LOCK_SHOP_KEY + id;
        R r = null;
        try {
            boolean isLock = tryLock(lockKey);
            // 4.2.判断是否获取成功
            if (!isLock) {
                // 4.3.获取锁失败，休眠并重试
                Thread.sleep(50);
                return queryWithMutex(keyPrefix, id, type, dbFallback, time, unit);
            }
            // 4.4.获取锁成功，根据id查询数据库
            r = dbFallback.apply(id);
            // 5.不存在写空值，返回错误(解决缓存穿透问题)
            if (r == null) {
                // 将空值写入redis
                stringRedisTemplate.opsForValue().set(key, "", CACHE_NULL_TTL, TimeUnit.MINUTES);
                // 返回错误信息
                return null;
            }
            // 6.存在，写入redis
            this.set(key, r, time, unit);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            // 7.释放锁
            unlock(lockKey);
        }
        // 8.返回
        return r;
    }

    /**
     * 尝试加锁
     *
     * @param key 锁的名字
     * @return boolean
     */
    private boolean tryLock(String key) {
        Boolean flag = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, "shopLock", 10, TimeUnit.SECONDS);
        // 直接返回会出现拆箱问题，可能会导致空指针
        return BooleanUtil.isTrue(flag);
    }

    /**
     * 释放锁，本质就是将锁删除
     *
     * @param key 锁的名字
     */
    private void unlock(String key) {
        stringRedisTemplate.delete(key);
    }
}

